Dépôt de charges non contrôlé

Dans un premier temps, les mesures du déclin de potentiel sont réalisées sur des échantillons chargés par décharge couronne générée dans la configuration « électrode duale - plan ». Les courbes de la figure IV.1 représentent les caractéristiques courant- tension relevées dans deux situations du système d’électrodes sans grille, à savoir, en absence et en présence du média filtrant. La haute tension appliquée au fil de l’électrode duale a été progressivement augmentée à un taux de 0.1 kV/s, et les valeurs correspondantes du courant ont été mesurées à l’aide un microampèremètre analogique.

Figure IV.1 : Caractéristiques courant-tension en absence de la grille.

Seuil d’apparition de la décharge inverse

En présence de l'échantillon diélectrique fibreux, les caractéristiques de la configuration d’électrodes sans grille montrent clairement une augmentation soudaine du courant de décharge lorsque la tension appliquée dépasse une valeur seuil. C'est la "signature" de la décharge inverse, qui se produit lorsque le champ électrique à l'intérieur du diélectrique fibreux dépasse la rigidité diélectrique de l'air. La non uniformité de dépôt de charge sur la surface libre des médias non-tissés augmente la probabilité pour que de telles décharges se produisent à des valeurs relativement basses de la tension appliquée.

Les courbes de DPS, en absence de la grille, sont présentées en fonction de la tension couronne, appliquée à l’électrode dualeܸ_௔. Vu la dispersion des mesures causée par la structure fibreuse aléatoire de la voile et la sensibilité de la décharge couronne par rapport aux conditions ambiantes, une série de mesures est effectuée pour chaque niveau de tension puis une courbe moyenne est retenue. La présentation des différentes courbes obtenues est effectuée sur deux figures désignées par IV.2 et IV.3.

Figure IV.2 : Courbes de DPS obtenues pour plusieurs valeurs de tension de décharge positiveܸ௔, appliquée à l’électrode duale : 11൑ ܸ௔൑ 18kV.

Les courbes de DPS, présentées sur la figure IV.2, sont obtenues à des tensions inférieures ou égales à 18 kV. Bien que le potentiel de surface mesuré était autant élevé et déclinait plus vite à l’augmentation de la tension appliquée à l’électrode duale, les courbes ne présentent aucun croisement. Par contre pour des valeurs de la tensionܸ௔supérieures à

18 kV, les courbes de déclin de potentiel présentent des croisements, figure IV.3. En effet, à chaque fois que les échantillons soient soumis à des décharges couronnes produites par des tensions relativement élevées, la vitesse de déclin de potentiel devient de plus en plus importante. Cette différence de vitesse engendre souvent le croisement des courbes de déclin de potentiel, un phénomène appelé le « Cross-over ». Ainsi, au bout d’un certain temps, un échantillon initialement plus chargé qu’un autre peut atteindre un potentiel de surface inférieur.

En observant les courbes de déclin de potentiel de surface en fonction de la tension appliquée à l’électrode duale, nous pouvons distinguer deux tendances du potentiel de surface initial (figure IV.4). L’évolution est quasi-linéaire pour une tension ܸ_௔ de 12 kV à 18 kV, la tension seuil d’apparition de la décharge couronne étant d’environ 11 kV. Pour des valeurs de tensionܸ௔ élevées, au-delà de 18 kV, le potentiel initial reste pratiquement à

la même amplitude. La valeur maximale du potentiel de surface initial est mesurée à la tensionܸ௔égale à 18 kV, qui sépare ces deux tendances.

Figure IV.3 : Courbes de DPS obtenues pour plusieurs valeurs de tension de décharge positiveܸ_௔, appliquée à l’électrode duale : 18൑ ܸ_௔൑ 24 kV.

Pour ce qui concerne le potentiel mesuré après 15 min de déclin, la tendance est également quasi-linéaire pour des valeurs de tensions inférieures à 18 kV. Cependant, la pente est plus faible à cause de la vitesse de déclin qui est d’autant plus élevée que la tension est élevée. A des valeurs de la tension supérieures à 18 kV, la tendance est renversée, la vitesse du déclin est assez élevée pour que le potentiel de surface mesuré soit plus faible lorsque la tension est élevée. À titre indicatif, le potentiel de surface mesuré pour la tension couronne égale à 24 kV est plus faible de 20% par rapport à celui mesuré pour la tension couronne égale à 18 kV, sachant que les valeurs initiales des potentiels de surfaces étaient pratiquement au même niveau dans les deux situations.

La réponse du média fibreux non tissé à un dépôt de charge, dont la magnitude est liée à la tension d’alimentation de l’électrode couronne, dépend profondément de cette excitation et non seulement des propriétés intrinsèques du matériau. Ainsi, la caractérisation du matériau par un réseau de courbes de déclin de potentiel de surface est plus significative. La figure IV.5 montre donc une autre possibilité de représenter la réponse du média à des dépôts de charges, les courbes de DPS étant substituées par une surface de DPS, afin de mieux mettre en évidence la dynamique du déclin de potentiel.

Des séries de mesures de la charge nette, juste après les dépôts non contrôlés de charge par décharge couronne, sont également réalisées sur des échantillons rectangulaires de 60 mm par 50 mm de la même voile M1. Les mesures de la charge sont réalisées à l’aide de l’installation présentée sur la figure III.16. Les résultats obtenus, exprimés en densité surfacique moyenne, sont représentés sur la figure IV.6 et ils montrent également deux tendances de la charge du média, similaires à ceux du potentiel de surface initial. Ces mesures sont intéressantes, en particulier celles obtenues pour des tensions comprises entre 18 kV et 24 kV. En effet, en examinant la caractéristique courant-tension de la configuration d’électrode utilisée, présentée sur la figure IV.1, la tension seuil d’apparition des décharges couronne inverses est en l’alentour de 18 kV à 20 kV. L’intensification locale du champ électrique, due à l’accumulation des charges au niveau de la structure fibreuse de la voile, engendre des décharges locales et provoque ainsi une limitation de la charge de la voile ainsi que de son potentiel de surface. Elle accroît d’avantage la vitesse de déclin de potentiel pour des tensions plus élevées.

Figure IV.5 : Surface de DPS de la viole M1 chargée en polarité positive par la configuration « électrode duale-plan ».

Le tableau IV.1 présente aussi les caractéristiques statistiques des données expérimentales obtenues, à savoir, les dispersions et les écarts type. Nous pouvons constater que les données expérimentales obtenues à une tension couronne égale à 14 kV présentent une dispersion importante.